Består av en differential. Hur olika typer av differentialer fungerar.

Differential - en mekanism som fördelar vridmoment mellan utgående axlar, och hastigheterna för enskilda element kan vara olika. Denna enhet används vid konstruktion av bilenheter. Vridmomentet som tas emot från kardanaxeln (eller växellådan) fördelas mellan vänster och höger axelaxel. Används även för att dela momentet mellan axlarna (ledande), om vi pratar om fyrhjulsdrivna fordon.

Differentialen är en mycket viktig komponent och är en av huvuddelarna i transmissionen. Platsen för denna enhet i bilen:

• framhjulsdrivna bilar - växellåda;
• bakhjulsdrivna bilar - bakaxelhus;
• fyrhjulsdriven bil - bakre och främre vevhuset;
• fyrhjulsdrivet fordon - överföringsväska (axeldrift);
• i fallet med fordon med drivning 8 × 8 eller 6 × 6, installeras ytterligare differentialer mellan boggierna.

Vi kommer att tillhandahålla information om drift och typer av centerdifferentialer nedan.

När det händer rätlinjig rörelse på en plan väg kommer vägen som drivs av drivhjulen att vara lika (samma vinkelhastighet). Under denna rörelse är rotationen av alla planeter, kugghjul och differentialhus synkron. Rotationsmomentet överförs till denna mekanism av ett kugghjul (5, fig. b). Det är också värt att notera att under en sådan rörelse är vridmomentet för varje hjul detsamma, och växlarna (halvaxeln) kilas fast av satelliter (4), som är i ett statiskt tillstånd i förhållande till sin axel.

en design;

b - arbetsprocess (rätlinjig rörelse);

c - arbetsflöde (rotation);

1. skål (fodral);
2. sidoredskap;
3. korsa;
4. satelliter;
5. driven växel (huvudväxel);
6. drivaxel (huvudväxel);
7. hjulaxel.

Under inträdet i en sväng (fig. "c"), är den väg som färdas av hjulet längs den "inre" radien mindre än den för det motsatta hjulet, vilket betyder att dess hastighet bör ändras. Sidoväxeln (2) ska sakta ner medan kåpan och satelliterna ska vila mot sidoväxeln till vänster. På grund av början av rotationen av satelliterna runt sin egen axel kommer rotationshastigheten för den högra halvaxiala växeln att öka, vilket gör att drivhjulen kan ha olika rotationshastigheter och samtidigt utesluta slirning och glida. Det är värt att notera att hjulet med högre rotationshastighet har ett lägre vridmoment.

Om vi ​​överväger differentialen, som har en klassisk design, är den viktigaste nackdelen att ett av hjulen glider i ögonblicket av förlust av kontakt med vägytan. Faktum är att rotationshastigheten för hjulet i det "upphängda" tillståndet är nästan dubbelt så mycket rotationshastigheten för samma hjul i full kontakt med vägen (rakt fram) och ett lika stort antal varv av växeln (driven) av differentialen. Det andra hjulet förblir statiskt. Anledningen är mycket litet värde vridmomentet som tillförs det, eftersom under rotationen av det "upphängda" hjulet är värdet på motståndsmomentet mot rotation också ganska obetydligt. Följaktligen är vridmomentet på det motsatta hjulet också litet, så det är i ett statiskt tillstånd. I händelse av att det finns ett betydande motstånd under slirning och vid högre hastigheter (lera, sand etc.) blir vridmomentet större än i slirsituationen och därför överförs mer vridmoment till det andra hjulet. Detta gör det möjligt för fordonet att röra sig långsamt. Ett hjul som slirar ”förbrukar” mer kraft, som går åt till att värma upp däck, vägbanan etc. Generellt sett minskar halkning öppenheten för en bil med fri differential. För att eliminera ett sådant problem, differentiallåsmekanismer på bilar, som är både manuella och automatiska.

I grund och botten är bilens överföringsväska installationsplatsen för den centrala differentialmekanismen. Den är asymmetrisk och symmetrisk. I det första fallet sker fördelningen av vridmoment i det erforderliga förhållandet, och i fallet med en symmetrisk differential fördelas momentet lika.

Mittdifferentialen kan vara utan låsmekanism, så att axlarna kan rotera med olika hastigheter. Differentialer kan även vara med manuell blockering och självlåsning. I den första varianten tvångsfördelas vridmomentet mellan axelaxlarna. Resultatet av forcerad blockering är en partiell eller fullständig avstängning av differentialen, vilket orsakar en stel anslutning av bak- och framaxelaxlarna.

I grund och botten, för att fullt ut förverkliga kapaciteten hos fyrhjulsdrivna fordon, används självlåsande differentialer, som har flera typer av design, som var och en skiljer sig åt i driftprincipen.

> Differential

Överföring

Syfte, principen om differentialens funktion

Differentialen är utformad för att överföra vridmoment från huvudredskap till axelaxlarna och låter dem rotera med olika hastigheter vid svängning av bilen och på ojämna vägar.

På bilar används koniska kugghjulsdifferentialer (fig. a), som består av halvaxiala kugghjul 3, satelliter 4 och ett hus som förenar dem, fästa vid den drivna växeln på slutdrevet.

a - hjulen roterar med samma frekvens, b - hjulens rörelse på svängen
1 - satellitaxel, 2 - driven växel, 3 - sidoväxlar, 4 - satellit,
5 - drivväxel, 6 - axlar.

Differentialer av denna typ används mellan drivaxlarnas hjul som mellanhjul. För olika bilar skiljer de sig åt i utformningen av karossen och antalet satelliter. Fasdifferentialer används också som mittdifferentialer. I det här fallet fördelar de vridmomentet mellan drivaxlarnas slutenheter.

För enkelhetens skull visar figuren inte det differentiella fallet, därför, för att ta hänsyn till principen om drift, kommer vi att anta att satelliternas axel 1 är installerad i fallet. När drivhjulet 5 och det drivna kugghjulet 2 på huvudväxeln roterar överförs vridmomentet till satelliternas axel 1, sedan genom satelliterna 4 till sidoväxlarna 3 och till axelaxeln 6.

Vid körning i rak linje och platt väg bakhjul möta samma motstånd och rotera med samma frekvens (Fig. a). Satelliterna roterar inte runt sin axel och samma vridmoment överförs till båda hjulen. Så snart körförhållandena ändras, till exempel vid en sväng (fig. b), börjar den vänstra axelaxeln att rotera långsammare, eftersom hjulet som det är anslutet till möter mycket motstånd. Satelliterna roterar runt sin axel, springer runt på den saktande halvaxliga växeln (vänster) och ökar hastigheten på den högra halvaxeln. Som ett resultat accelererar det högra hjulet sin rotation och går långt längs den yttre radiens båge.

Samtidigt med förändringen av sidoväxlarnas hastigheter ändras vridmomentet på hjulen - vridmomentet sjunker på accelerationshjulet. Eftersom differentialen fördelar vridmomenten till hjulen lika, sker i detta fall en minskning av vridmomentet även på det retarderande hjulet. Som ett resultat sjunker det totala momentet på hjulen och bilens dragegenskaper minskar. Detta inverkar negativt på fordonets öppenhet vid terrängkörning och hal väg, d.v.s. ett av hjulen står stilla (till exempel i en grop), medan det andra glider vid denna tidpunkt (på fuktig jord, lera, snö). Men på vägar med bra grepp ger den koniska växelsifferentialen bättre stabilitet och kontroll, och föraren behöver inte byta utslitna däck varje dag.

1 - fläns; 2 - drivhjulsaxel; 3 - drivväxel; 4 - driven växel;
5 - drivande (bakre) hjul; 6 - axelaxlar; 7 - huvudväxelhus.

Typer av differentialer.

För att öka fordonets terrängförmåga vid terrängkörning används differentialer med tvångsspärr eller en självlåsande differential.

Kärnan i tvångslåsning är att det främre elementet (huset) av differentialen i det ögonblick som låset slås på är stelt anslutet till sidoväxeln. För detta tillhandahålls en speciell fjärrenhet med en växelkoppling.

Självlåsande differential med begränsad slirning (kam), visad i fig. a, b. Den består av inre 5 och yttre 6 kedjehjul, mellan vars kammar läggs sprickor 3 på separatorn 4. Separatorn är gjord i ett stycke med den vänstra differentialkoppen och är ansluten till det slutdrivna drivhjulet. Den högra koppen (ej visad på ritningen) täcker fritt det yttre drevet och bildar tillsammans med den vänstra koppen differentialhuset. Differentialens kedjehjul med sina inre splines är anslutna till axelaxlarna 1.

När huvudväxelns drivna växel roterar och bilen rör sig i en rak linje, utövar knäckarna samma tryck på båda kedjehjulens kammar och får dem att rotera med samma hastighet.

Om ett av hjulen träffar vägytan med högt motstånd mot rörelse, börjar kedjehjulet associerat med det att rotera med en lägre frekvens än buren. Crackers, som är i separatorn, utövar mer tryck på det bromsande kedjehjulets kammar och påskyndar dess rotation.

Sålunda, vid knäckarnas kontaktpunkter med stjärnornas kammar, uppstår ökad friktion, vilket förhindrar en kraftig förändring av de relativa hastigheterna för båda kedjehjulen, och hjulen roterar med ungefär samma vinkelhastighet. På grund av friktionskrafterna från knäckare på kammarna uppstår en omfördelning av moment. På det accelererande drevet riktas friktionskrafterna mot rotation, på det eftersläpande drevet - i rotationsriktningen. Vridmomentet på det eftersläpande kedjehjulet ökar, och på det accelererande drevet minskar det med friktionskraftsögonblicket, som ett resultat är hjulslirning utesluten.

Huvudfelen i huvudväxeln och differentialen

Ljud (”jul” av huvudväxeln) vid körning i hög hastighet uppstår på grund av slitage på växlarna, deras felaktiga justering eller i frånvaro av olja i huvudväxelhuset. För att eliminera felet är det nödvändigt att justera växeln, byta ut slitna delar och återställa oljenivån.

Oljeläckage kan ske genom tätningar och lösa anslutningar. För att eliminera felet, byt ut tätningarna, dra åt fästelementen.

Huvudväxel och differentialdrift.

Liksom alla växlar kräver slutväxeln och differentialväxlarna "smörjning och smekning". Angående "snällhet". Även om alla detaljer i huvudväxeln och differentialen ser ut som massiva järnbitar, har de också en säkerhetsmarginal. Därför gäller rekommendationer om abrupt start och bromsning, grovt kopplingsingrepp och annan överbelastning av maskinen. Friktionsdelar och kugghjul, inklusive, måste ständigt smörjas - det vet vi redan. Därför hälls olja i vevhuset på bakaxeln (för bakhjulsdrivna bilar) eller i vevhuset på blocket - växellåda, huvudväxel, differential (för framhjulsdrivna bilar), vars nivå måste vara periodiskt övervakas. Oljan som växlarna arbetar i tenderar att "läcka" genom läckor i lederna och genom slitna oljekvarhållande tätningar. Och ändå måste varje vevhus ha en konstant koppling till atmosfären. När värme genereras i en tättsluten låda med växlar och olja, vilket är oundvikligt under drift av mekanismer, ökar trycket inuti kraftigt och då kommer oljan definitivt att hitta något slags hål. För att inte lägga till olja två gånger om dagen bör du vara medveten om en liten del av något vevhus - en andningspaus. Detta är en fjäderbelastad kåpa som täcker ventilen eller röret. Med tiden "fastnar" det och vevhuset kan tappa kopplingen till atmosfären. Vid nästa schemalagda oljebyte eller tidigare, om nödvändigt, vrid på locken och återställ fjädrarna på alla luftventiler på enheterna i din bil. Som ett resultat av denna enkla operation kan små oljeläckor stoppas.

Det är vanligtvis svårt för den genomsnittlige föraren att förstå utbudet av ljud som hans "sjuka" bil gör. Inte tillräckligt för att äga bra hörsel, du måste också förstå vad dessa "tjut", "knack" och andra "knakar" som kommer från vissa delar av bilen betyder. Du kan dock begränsa felsökningsområdet lite. Om du misstänker något problem med växellådan, domkraft upp ett av bilens drivhjul (och se till att sänka det på "geten" - ett stabilt stativ). Starta motorn och få detta hjul att rotera genom att lägga i växeln. Titta på allt som snurrar, lyssna på allt som gör misstänkta ljud. Lyft sedan upp hjulet på andra sidan. Med ökat buller, vibrationer och oljeläckor - börja leta efter din husse, till vilken du stolt kan berätta att din bil har problem till vänster, inte till höger.

Många som skulle köpa en SUV, när de valde en viss modell, kunde naturligtvis stöta på termen "differentiallås". Men vad är det? Så här? Och vad är funktionsprincipen och behovet av just denna skillnad? Som praxis visar vet inte alla framtida potentiella "jeepförare".

I den här artikeln kommer vi att prata om vad är en differential Och varför är han i bilen. Vilka varianter kommer den i och på vilka bilar är den tänkt att installeras?

Differensens historia

Differentialens uppkomst i bilvärlden lät inte vänta på sig. Bara några år senare, efter att de första bilarna med en förbränningsmotor (ICE) började rulla av löpande bandet. Länge var saker och ting inte så söta som nu, och de första bilproverna som fungerade med hjälp av en motor var mycket dåligt kontrollerade.

Hjul placerade på samma axel roterade med samma vinkelhastighet under svängen, och detta ledde redan till att hjulet som löpte längs ytterdiametern halkade kraftigt. Vi löste detta problem helt enkelt: genom att låna differentialen från ångvagnar.

Denna mekanism uppfanns i Frankrike i 1828 ingenjör Oliver Pekke-Rom. Det var en anordning som bestod av axlar och kugghjul. Genom den överfördes vridmomentet från förbränningsmotorn till drivhjulen.Men en annan otur inträffade - hjulen började glida, vilket tappade greppet med vägytan. Ofta visade detta sig när man körde på en väg med isiga områden.

Hjulet, som låg på isen, roterade med högre hastighet än hjulet, som låg kvar på en yta mer lämpad för rörelse. Detta ledde till en sladd. Efter att konstruktörerna började fundera på hur man justerar differentialen så att hjulen roterar med samma hastighet för att förhindra uppkomsten av drifter.

Den första personen som experimenterade på en differential med minimal glidning var ingen mindre än Ferdinand Porsche. Det tog åtminstone tre år. De var utrustade med de första modellerna av bilar av märket. Under de följande decennierna utvecklade ingenjörer olika typer av differentialer, som vi kommer att berätta om härnäst.

Funktionsprincip och enhet

Låt oss kanske börja med den typ av differential som är lättast att överväga, den öppna differentialen. Vi börjar med den enklaste typen av differential, som kallas en öppen differential. Så, Utformningen av differentialen inkluderar följande delar:

- Drivaxel. Dess uppgift är att överföra vridmoment. Axeln leder den från transmissionen till början av differentialen.

- Drivaxelns drivväxel. Kugghjul i form av en spiralformad kon, nödvändig för koppling av differentialmekanismer.

- Ringväxel. Ett element som drivs. Den har också formen av en kon och roteras av ett drivhjul. Systemet med de drivande och drivna växlarna tillsammans kallas slutdrift. Det fungerar som det sista steget för att minska den rotationshastighet som så småningom når hjulen. Drivväxeln är mycket mindre i storlek än kronväxeln., därför, för att utföra ett varv av slaven, måste den första göra mer än ett varv runt sin axel.

- Halvaxelkugghjul.Är sista gränsenöverföring av rotation av drivaxeln till hjulen.

- Satelliter– Det här är en planetmekanism som spelar en nyckelroll för att ge olika vinkelhastigheter på hjulen vid svängning.

När du rör dig i en rak linje på din bil, roterar hela differentialmekanismen med samma hastighet: den ingående axeln roterar med samma hastighet som axelaxlarna, respektive hjulen roterar med samma hastighet. Men så fort du vrider på ratten förändras situationen omedelbart radikalt. Huvudaktörerna nu satelliter sticker ut, som låses upp under påverkan av skillnaden i belastningar på hjulen när till exempel ett hjul börjar slira och därför rör sig snabbare.

All kraft från motorn går direkt genom dem. Och som ett resultat av det faktum att satelliterna är två växlar som är oberoende, så sker en överföring av olika rotationshastigheter till två halvaxlar. Men makten delas inte lika, och överförs till hjulet som rör sig i ytterkanten av bilens sväng. Följaktligen börjar den snurra mycket snabbare på grund av den kvantitativa tillsatsen av varv. Och skillnaden i kraftfördelningen mellan hjulen är ju större, ju mindre svängradie på bilen, det vill säga ju mer man vrider på ratten.

Vad är ett differentialspärr och hur fungerar det?

Differentiallås- det här är en av mest effektiva sätten förbättra bilens terrängprestanda. Alla bilar som är avsedda direkt eller indirekt för terräng är från fabrik utrustad med en mekanism som låser mittdifferentialen. Dessutom är bilar utrustade med mekanismer som blockerar fram- och bakaxlarna.

Blockeringen av denna mekanism, som alla tekniska lösningar, har sina fördelar och nackdelar. För att förstå när det är nödvändigt att använda differentialspärrar, och vilka fall som helt enkelt förbjuder användningen, måste du förstå principerna som dess funktion bygger på.

Försök att göra ett långt hopp från en plats i vinterns snöiga tid. Ja. Men det fungerar inte, och allt för att en av dina fötter stod på en hal isig yta och den andra på torr trottoar. På grund av detta var det inte möjligt att göra ett mästerskapshopp. Ett ben gled ut under dig, och hjärnan orienterade sig inte i tid och gav inte kommandot att lägga all kraft att trycka in i det andra benet. Resultatet av detta experiment är ganska roligt och komiskt: dina ben gick åt och du kollapsade nästan på den femte punkten.

Så vad ska man göra i det här fallet, så att båda benen har möjlighet att perfekt trycka från marken? Och allt är väldigt, väldigt enkelt. Du behöver bara förvandla två tryckben till ett, binda dem ordentligt med ett starkt bälte eller sele. Nu kommer de att fungera som en enhet och kommer att använda maximal tryckkraft från ett stabilt underlag med bra grepp. En liknande process inträffar i bilen i det ögonblick då dess drivande hjul interagerar med vägen.

Låt oss föreställa oss en situation där en bakhjulsdriven bil stannar slumpmässigt så att dess vänstra hjul är på en hal yta och dess högra hjul är på asfalt. Som du vet, standard lågfriktionscenterdifferential, som ligger på bakaxel fordon, förser alltid hjulen med samma omkretskraft. Det vänstra hjulet, som är på is, kan inte röra sig från en hal yta med stor ansträngning på grund av bristande dragkraft.

Och på grund av detta kan skillnaden inte ge honom en enorm ansträngning, eftersom detta helt enkelt är omöjligt fysiskt. Och i det här fallet en liknande kraft kommer att appliceras på hjulet som ligger på asfaltsytan. Det kommer att jämna ut krafterna som fördelas mellan hjulen, med fokus på det vänstra hjulet.

Som ett resultat kommer bilen att röra sig med halka, men långsamt. Hans hjul kommer inte att kunna använda tillräckligt med kraft för att trycka, vilket skulle vara nödvändigt för vidhäftningen av det högra hjulet, som under de givna förhållandena kommer att vara varken mer eller mindre, men så mycket som sju gånger större än det vänstra. På grund av denna egenskap att fördela dragkraften lika, kommer det högra hjulet bara att använda en sjundedel av sin dragkraft. För att uttrycka det enkelt kunde trycket ha varit sju gånger starkare, men differentialen applicerade inte tillräckligt med kraft för att göra manövern.

Därför är det nödvändigt att implementera en sådan anslutning mellan hjulen för att säkerställa ledrotation eller glidning, som om det vore ett enda hjul. För att lösa detta problem används en speciell mekanism som blockerar rotationen av differentialväxlarna och förbinder de två hjulen med varandra genom en villkorlig styv anslutning med konstant rotation och samma hastighet. En sådan mekanism kallas en "differentiallåsningsmekanism (frånkopplings-)", eller i vanligt folk - ett lås.

En differential som är låst kan inte utjämna kraften mellan hjulen, vilket gör dem sammankopplade med en enda axel. Som ett resultat får varje hjul maximal kraft, vilket är nödvändigt för bästa grepp på hjulen. Därför, där hjulens grepp med vägbanan är bättre, kommer mer kraft att appliceras där.

Vilka är skillnaderna

Grunden för differentialen är en planetväxellåda. Den typ av växel som används kan villkorligt dela upp differentialen i tre typ:

- Mask;

Cylindrisk;

Konisk.

Snäckdifferentialen är den mest mångsidiga och installeras både mellan axlarna och mellan hjulen. Den cylindriska typen är ofta placerad i stadsjeepar mellan axlarna. Den koniska typen används främst som tväraxeldifferential.

Tilldela detsamma symmetrisk Och asymmetrisk skillnader. Den asymmetriska differentialdesignen är installerad i fyrhjulsdrivna fordon mellan axlarna och fördelar vridmomentet i olika proportioner. Den symmetriska typen överför lika vridmoment till axeln mellan de två hjulen. Differentialerna är också uppdelade efter typen av blockering:manuellt lås och elektroniskt lås.

Manuell differentialspärr

Baserat på namnet aktiveras axeldifferentialspärren på initiativ av föraren genom att trycka på en knapp eller byta en viss vippströmställare. I det här fallet är satellitväxlarna blockerade, vilket resulterar i att drivhjulen börjar rotera med samma hastighet. Ofta är stadsjeepar utrustade med manuellt differentialspärr. Det rekommenderas att slå på den för att övervinna svåra terrängförhållanden och stänga av den när du kör in på en vanlig asfaltsväg.

Elektronisk eller automatisk differentialspärr

Automatisk differentiallåsning utförs av kommandon från den elektroniska styrenheten, som analyserar tillståndet i vilket vägytan är belägen med hjälp av ABS och ESP. ECU:n blockerar sedan satellitväxlarna på egen hand. Beroende på graden av blockering kan denna enhet villkorligt delas upp i en differential med full och partiell blockering.

Full differentialspärr

Införandet av ett sådant lås innebär det faktum att satellitväxlarna stannar helt och mekanismen tar på sig funktionerna hos en konventionell koppling och överför därigenom ett lika stort vridmoment till de två axelaxlarna. Som ett resultat roterar båda hjulen med samma vinkelhastighet. Om det händer att minst ett hjul tappar greppet, överförs vridmomentet från det helt till det andra hjulet, som återstår för att tvinga terrängen. En sådan differentialenhet har framgångsrikt implementerats på Toyota Land Cruiser, Mercedes-Benz G-klass och andra.

Partiell differentialspärr

Att koppla in detta lås stoppar inte satellitväxlarna helt, utan låter dem glida. Denna effekt är tillgänglig tack vare självlåsande differentialer. Beroende på typen av drift av denna mekanism är den uppdelad i två sorter: Hastighetskänslig(aktiveras när en skillnad i vinkelhastigheterna för halvaxlarnas rotation märks) och Vridmomentkänslig(aktiveras vid minskning av vridmomentet för en axelaxel.) Denna typ av funktion för differentialanordningen kan hittas på stadsjeepar Mitsubishi Pajero, Audi Q-serien och BMW X-serien.

Differentiell grupp Hastighetskänslig skiljer sig i struktur. En sådan mekanism är en i vilken differentialfunktion utför viskös koppling. Den viskösa kopplingen skiljer sig från friktionsdifferentialen i sin lägre tillförlitlighet. Det är på grund av detta som det har en plats att installera på bilar som inte är designade för att övervinna oframkomliga vildar och djupa vadställen eller på bilar med en sportig karaktär.

En annan mekanism som representerar den hastighetskänsliga gruppen kallas gerotordifferentialen. Rollen som blockerande element här spelas av en oljepump och friktionsplattor monterade mellan differentialhuset och axelaxlarnas satellitväxlar. Även om det enligt funktionsprincipen liknar en viskös koppling.

Differentialer som tillhör gruppen Vridmomentkänsligär också olika i sin design. Till exempel finns det en mekanism som använder en friktionsdifferential. Dess egenhet ligger i skillnaden i hjulens vinkelhastigheter i svängar och när de rör sig i en rak linje. När bilen rör sig i en rak linje är rotationshastigheten för båda hjulen densamma, och vid kurvtagning är vridmomentet för hjulen olika.

En annan typ av differentialer - med hypoid och spiralutväxling. De är indelade i tre grupper.

Först – med hypoidväxel

Här har varje axelaxel sina egna satellitväxlar. De är fästa vid varandra med cylindrisk växel, placerade vinkelrätt mot varandra. Vid en skillnad i drivhjulens vinkelhastigheter kilas halvaxlarnas kugghjul. Som ett resultat gnider kugghjulen mot differentialhuset. Differentialen är delvis blockerad och vridmomentet omfördelas till axeln, med en lägre vinkelrotationshastighet. Efter utjämning av de semiaxiala hastigheterna avaktiveras blockeringen.

Andra – med spiralutväxling

Liknar den första, men placeringen av satellitväxlarna är parallell med axelaxlarna. Dessa enheter är fästa vid varandra med spiralformad växel. Satelliterna för denna mekanism är monterade i speciella nischer på differentialhuset.När det finns en skillnad i vinkelhastigheten för hjulrotationen, kilade kugghjulen och passar ihop med kugghjulen som finns i differentialhusets nischer. Det finns en partiell blockering. Vridmomentets riktning bestäms på axeln med lägre rotationshastighet.

Tredje – med spiralformade kugghjul av halvaxlar och spiralformade kugghjul av satelliter

Används i mittdifferentialer. Principen är densamma - att flytta vridmoment till en axel med mindre rotation. Förskjutningsintervallet för denna art är ganska stort - från 65/35 till 35/65. När vinkelhastigheten för hjulrotationen för båda axlarna stabiliseras och utjämnas låses differentialen upp. Dessa differentialgrupper används i stor utsträckning inom bilindustrin på både konventionella och sportmodeller.

Fördelar och nackdelar med differentialspärrar

+ möjligheten att blockera hjul upp till 70 %;

Minimalt underhåll;

Inga ryck på ratten;

Växellådan kräver inte att hälla specialolja;

Installationen medför inga svårigheter;

Säkerställer bästa prestanda för terrängfordon;

Längre livslängd för strukturen;

Bättre bilhantering;

Möjlighet att köra kurvor i högre hastigheter;

Bilen är lättare att ta sig ur sladd.

Med tiden sjunker förspänningen;

Det är nödvändigt att byta ut justeringselementen var 40 tusen kilometer för bättre designprestanda;

Inte aktuellt eller sent anpassningsarbete kommer att leda till att systemet inte kommer att fungera korrekt.

Prenumerera på våra flöden

När de väljer en SUV måste många köpare ha stött på termen "elektroniskt differentialspärr" i beskrivningen av en viss modell. Men vad det är och hur just denna differential fungerar vet inte alla potentiella ägare av bilar i denna klass. I vårt dagens material kommer vi att berätta i detalj vad en differential är för, vilka dess sorter är och på vilka bilar den är installerad.

Skapandets historia och syftet med differentialen

På bilar utrustade med en förbränningsmotor dök differentialen upp några år efter deras uppfinning. Faktum är att de första kopiorna av maskiner som drivs av en motor hade mycket dålig hantering. Båda hjulen på samma axel roterade med samma vinkelhastighet under svängen, vilket ledde till att hjulets slirning rörde sig längs den yttre, större än den inre diametern. Lösningen på problemet hittades helt enkelt: formgivarna av de första bilarna med förbränningsmotorer lånade en differential från ångvagnar - en mekanism som uppfanns 1828 av den franske ingenjören Oliver Pecke-Rom. Det var en anordning bestående av axlar och kugghjul genom vilka vridmomentet från motorn överförs till drivhjulen. Men efter att ha installerat en differential på bilen upptäcktes ett annat problem - hjulslirning, som hade tappat greppet.

Detta visade sig vanligtvis när bilen körde på en väg täckt av isfläckar. Sedan började hjulet som träffade isen att rotera i högre hastighet än det som låg på marken eller betongen, vilket så småningom ledde till att bilen sladdade. Sedan tänkte konstruktörerna på att förbättra differentialen så att båda hjulen under liknande förhållanden roterar med samma hastighet och bilen inte sladdar. Den första som experimenterade med skapandet av en differential med begränsad slirning var Ferdinand Porsche.

Det tog honom tre år att utveckla, testa och marknadsföra den så kallade kamdifferentialen, den första mekanismen med begränsad glidning som installerades på de första modellerna av märket Volkswagen. Därefter utvecklades ingenjörer olika sorter skillnader, som kommer att diskuteras nedan.

I en bil utför differentialen tre funktioner: 1) överför från motorn till drivhjulen, 2) ställer in hjulen på olika vinkelhastigheter, 3) tjänar i kombination med slutdrevet.

Differentialanordning

Differentialen, förbättrad av bildesigners, är anordnad i form av en planetväxel, där vridmomentet från motorn överförs genom kardanaxeln och konisk växel till differentialhuset. Det leder i sin tur vridmomentet till två växlar, och de fördelar redan momentet mellan axelaxlarna. Kopplingen mellan satellitväxlarna och axelaxlarna har två frihetsgrader, vilket gör att de kan rotera med olika vinkelhastigheter.

Således ger differentialen en annan rotationshastighet för hjulen placerade på samma axel, vilket också förhindrar slirning vid svängning. Efter att den uppfanns hade bilen två, och senare tre (med mitt) differentialer, som fördelade vridmoment mellan drivaxlarna.

Det är redan klart att inte en enda bil klarar sig utan en differential. I fram- och bakhjulsdrivna fordon är den placerad på drivaxeln. Om bilen har en dubbel drivaxel, används två differentialer i transmissionsdesignen - en för varje axel. Det finns två differentialer i fyrhjulsdrivna fordon (för modeller med plug-in fyrhjulsdrift- en för varje axel) eller tre (för modeller med permanent fyrhjulsdrift - en för varje axel, plus en mittdifferential som fördelar vridmomentet mellan axlarna). Förutom antalet mekanismer som är installerade på bilar med olika typer av drivningar, kännetecknas differentialer av typen av lås.

Variationer av differentialer

Beroende på typen av blockering är differentialer uppdelade i två - manuell och elektronisk blockering. Manuell, som namnet antyder, görs manuellt av föraren med hjälp av en knapp eller vippströmbrytare. I det här fallet är mekanismens satellitväxlar blockerade, drivhjulen rör sig med samma hastighet. Vanligtvis finns ett manuellt differentialspärr på stadsjeepar.

Elektronisk eller automatisk differentialspärr utförs med hjälp av en elektronisk styrenhet, som, genom att analysera vägytans tillstånd (med hjälp av information från sensorer och dragkontroll), blockerar själva satellitväxlarna.

Range Rover Sport elektroniskt styrd bakre differential

Beroende på graden av blockering är denna enhet uppdelad i en differential med full blockering och en differential med partiell blockering av satellitväxlar.

Full differentialspärr innebär ett 100% stopp av rotationen av satellitväxlarna, där själva mekanismen börjar utföra funktionen hos en konventionell koppling och överför ett ekvivalent vridmoment till båda axelaxlarna. Som ett resultat roterar båda hjulen med samma vinkelhastighet. Om ett av hjulen tappar greppet överförs allt vridmoment till hjulet med bättre grepp, vilket gör att du kan övervinna oframkomlighet. En sådan differentialenhet används på stadsjeepar och andra.

Partiell differentialspärr innebär ett ofullständigt stopp av rotationen av satellitväxlarna, det vill säga med glidning. Denna effekt uppnås på grund av de så kallade självlåsande differentialerna. Beroende på hur denna mekanism fungerar är de indelade i två typer: Hastighetskänslig (funktion med skillnad i vinkelhastigheterna för rotation av halvaxlarna) och Vridmomentkänslig (funktion med minskning av vridmoment på en av halvaxlarna) -axlar). En sådan differentialenhet används på stadsjeepar Mitsubishi Pajero, Audi med, BMW med X-Drive-system och så vidare.

Differentialer som tillhör den hastighetskänsliga gruppen har en annan design. Det finns en mekanism där den viskösa kopplingen spelar rollen som en differential. Det är en behållare placerad mellan axelaxeln och rotorn på kardanaxeln, fylld med en speciell viskös vätska, i vilken i sin tur skivorna som är ledade med axelaxeln och rotorn är nedsänkta. När hjulens vinkelhastighet skiljer sig (ett hjul roterar snabbare än det andra), börjar skivorna i tanken också rotera med olika hastigheter, men den viskösa vätskan utjämnar gradvis deras hastighet och följaktligen vridmomentet. Så snart de båda hjulens vinkelhastigheter är lika, stängs den viskösa kopplingen av. Enligt dess egenskaper är en viskös koppling mindre tillförlitlig än en friktionsdifferential, därför är den installerad på fordon utformade för att övervinna medelgradiga terräng- eller sportbilsmodifieringar.

En annan differentialmekanism som tillhör den hastighetskänsliga gruppen är gerotordifferentialen. Här spelas låsets roll, till skillnad från den viskösa kopplingen, av oljepumpen och friktionsplattorna, som är monterade mellan differentialhuset och axelaxlarnas satellitväxel. Men funktionsprincipen liknar på många sätt den för en viskös koppling: när en skillnad uppstår i drivhjulens vinkelhastigheter pumpar pumpen olja på friktionsplattorna, som under tryck blockerar differentialhuset och axelväxel tills hjulhastigheterna är lika. Så snart detta händer slutar pumpen att fungera och blockeringen avaktiveras.

Differentialer som tillhör den vridmomentkänsliga gruppen har också en annan design. Till exempel finns det en mekanism som använder en friktionsdifferential. Dess egenskap är skillnaden i hjulens vinkelhastigheter när bilen rör sig i en rak linje och i en sväng. Vid körning på en rak väg är vinkelhastigheten för båda hjulen densamma, och vid kurvtagning är dess värde olika för varje hjul. Detta uppnås genom att installera en friktionskoppling mellan differentialhuset och satellitväxeln, vilket hjälper till att förbättra överföringen av vridmoment till hjulet som tappat greppet.

En annan typ av differentialer är med hypoid (snäck eller skruv) och spiralutväxling. De är villkorligt indelade i tre grupper.

Den första är med hypoidväxling, där varje axelaxel har sina egna satellitväxlar. De kombineras med varandra med hjälp av cylindrisk växel, och kugghjulsaxeln är vinkelrät mot halvaxeln. Om det finns en skillnad i vinkelhastigheterna för drivhjulen är halvaxlarnas kugghjul fastkilade, friktion bildas mellan differentialhuset och kugghjulen. Det finns en partiell blockering av differentialen och vridmomentet överförs till axeln, vars vinkelhastighet är mindre. Så snart hjulens vinkelhastigheter är i linje, avaktiveras låset.

Den andra är med spiralutväxling, där varje axelaxel också har sina egna satellitväxlar (de är spiralformade), men deras axlar är parallella med axelaxlarna. Och dessa enheter kombineras med varandra med hjälp av spiralutväxling. Satelliterna i denna mekanism är installerade i speciella nischer på differentialhuset. När hjulens vinkelhastighet skiljer sig, uppstår kugghjulen, och de, som passar ihop med kugghjulen i differentialhusets nischer, blockerar det delvis. I detta fall riktas vridmomentet till axelaxeln, vars rotationshastighet är lägre.

Den tredje - med spiralformade växlar på axelaxlarna och spiralformade växlar av satelliter, som är parallella med varandra. Denna typ används vid konstruktionen av mittdifferentialen. Tack vare differentialens planetariska utformning är det möjligt, med hjälp av partiell blockering, att flytta vridmomentet till den axeln vars rotationsvinkel för hjulen är lägre. Utbudet av ett sådant skifte är mycket brett - från 65/35 till 35/65. När en ekvivalent rotationshastighet för hjulen på fram- och bakaxeln har etablerats, låses differentialen upp.

Dessa grupper av differentialer har använts i stor utsträckning inom bilindustrin: de är installerade både på "civila" modeller och på sportmodeller.

Dess huvudsakliga syfte är att fördela, ändra och överföra vridmoment och vid behov säkerställa rotationen av två förbrukare med olika vinkelhastigheter.

Axeldifferential är en differential utformad för att driva drivhjulen, men om den är installerad mellan drivaxlarna i ett fyrhjulsdrivet fordon - mittintervallet.

Som regel är bilens differential placerad på följande platser:

• Drivaxlar i ett fyrhjulsdrivet fordon - i växellådan
• Drivhjulsdrift i ett fyrhjulsdrivet fordon - i vevhuset på bak- och framaxeln
• Drivhjulsdrift i ett framhjulsdrivet fordon - i växellådan
• Drivhjul i ett bakhjulsdrivet fordon - bakaxelhus

Differentialen är baserad på en planetväxellåda. Typen av växel som används i växellådan delar villkorligt in differentialen i följande tre typer:

• Mask
• Cylindrisk
• Konisk

Snäckväxel är den mest mångsidiga differentialen och kan installeras både mellan axlar och mellan hjul. Den cylindriska typen är som regel placerad i bilar mellan axlarna. Den koniska typen används främst som mellanhjul.

Det finns också asymmetriska och symmetriska differentialer på bilen. Den asymmetriska typen är installerad mellan två drivaxlar och tillåter överföring av vridmoment i olika proportioner. Den symmetriska typen är som regel installerad på huvudväxlarna och gör att vridmomentet kan överföras till två hjul med lika värde.

Bil differentialanordning

Huvudelementen i differentialen är:

• Sidoväxlar
• Kugghjul
• Ram

Diagram över en framhjulsdriven bildifferential:
1 - driven växel av huvudväxeln; 2 - ett fragment av huvudväxeln; 3 - satelliternas axel; 4 - satellit; 5 - differentialfall; 6 - högerflänsad axel; 7 - packbox; 8 - koniskt rullager; 9 - sidoväxel; 10 - vänster flänsad axel; 11 - ett fragment av växellådans hölje.

Satellitväxlar, i sin funktionsprincip, liknar en planetväxellåda och tjänar till att ansluta höljet och sidoväxeln till varandra. De senare är i sin tur anslutna med splines till drivhjulen. Olika konstruktioner använder fyra eller två satelliter, in bilar det andra alternativet används oftare.

Differentialkopp eller hus - dess huvudsakliga syfte är att överföra vridmoment från huvudväxeln till sidoväxlarna genom satelliterna. Inuti den finns axeln för satellitens rotation.

Solhjul eller halvaxiala växlar - utformade för att överföra vridmoment med hjälp av halvaxlar till drivhjulen. Vänster och höger kugghjul kan ha antingen samma eller olika antal tänder. I sin tur växlarna annat nummer tänder används för att bilda en asymmetrisk differential, och med samma nummer - för en symmetrisk.

Funktionsprincipen för en bildifferential

Differentialen fungerar enligt följande: genom att rotera ett av bilens drivhjul kommer det andra att börja rotera i motsatt riktning, men villkoret för kardanaxelns orörlighet måste uppfyllas. I det här fallet roterar stelliterna i sina egna axlar och spelar rollen som ett kugghjul.

Om du startar motorn och kopplar in kopplingen och någon av växlarna kommer kardanaxeln att börja rotera och överföra sitt vridmoment genom de cylindriska och koniska kugghjulen på differentiallådan.

Således, medan bilen rör sig längs en krökt bana, saktar ett hjul ner, medan det andra tvärtom ökar den. Som ett resultat elimineras glidning och glidning av hjulen och var och en av dem roterar med den hastighet som är nödvändig för säker rörelse.

När bilen rör sig i en rak linje händer inte mycket och differentialen överför vridmoment till båda hjulen i samma förhållande. De halvaxiella kugghjulen roterar med samma vinkelhastighet, eftersom satelliterna i detta fall är i ett stationärt tillstånd.

Vid körning på hala ytor har differentialen en betydande nackdel - den kan orsaka en sidosladd på bilen, eftersom det glidande hjulet har låg vidhäftning mot ytan och det börjar rotera på tomgång.

De enklaste bildifferentialerna har en annan nackdel. När smuts eller andra element från tredje part kommer mellan splinesen, kan vridmomentet överföras i ett annat förhållande, till och med 0 till 100. Således kommer ett hjul att förbli i ett helt statiskt läge.

Moderna modeller saknar praktiskt taget denna nackdel. Deras enhet är annorlunda manuell eller automatisk mer stel. I många moderna personbilar är dessutom stabiliserings- och riktningsstabilitetssystem installerade, vilket gör det möjligt att optimera fördelningen av vridmoment beroende på bilens bana.

Hur differentialen fungerar - video: